干濕循環(huán)環(huán)境下混凝土中氯離子侵蝕過程研究.pdf

1、氯離子侵蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其耐久性降低，在干濕循環(huán)環(huán)境下這一問題更為突出，在國內(nèi)外引起了長期和廣泛的關(guān)注。因此，研究干濕循環(huán)環(huán)境下氯離子在混凝土中的傳輸機(jī)理，建立合理的理論模型，實(shí)現(xiàn)氯離子在混凝土中分布規(guī)律的計(jì)算，對(duì)于延長基礎(chǔ)設(shè)施的服役年限、提高基礎(chǔ)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。本文對(duì)干濕循環(huán)下混凝土結(jié)構(gòu)中濕度擴(kuò)散過程和氯離子傳輸過程建立數(shù)值計(jì)算方法，并進(jìn)行了模擬，主要工作如下:
　　1.總結(jié)了干濕循環(huán)下氯離子傳輸模型的基本理論<

2、br>　　介紹了氯離子侵蝕混凝土的機(jī)理，對(duì)氯離子傳輸問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。根據(jù)特定條件下氯離子的傳輸方式，提出了干濕循環(huán)下氯離子傳輸問題的兩個(gè)計(jì)算模型:僅考慮毛細(xì)吸收的氯離子傳輸模型，以及考慮毛細(xì)吸收和擴(kuò)散耦合作用的氯離子傳輸模型。介紹了模型中的相關(guān)參數(shù)，為數(shù)值計(jì)算方法的建立奠定基礎(chǔ)。
　　2.建立了飽和混凝土中氯離子傳輸問題的徑向基無網(wǎng)格法
　　首先簡要介紹了徑向基無網(wǎng)格法，分別概述了徑向基函數(shù)和配點(diǎn)法。其次介紹

3、了區(qū)域分解算法，對(duì)所研究問題在時(shí)間域上進(jìn)行了區(qū)域分解。最后結(jié)合徑向基函數(shù)無網(wǎng)格法和區(qū)域分解算法，對(duì)飽和混凝土中氯離子傳輸問題進(jìn)行了研究，編制了相應(yīng)的Matlab程序。分別研究了一維均質(zhì)問題，一維非均質(zhì)問題和二維均質(zhì)問題，并將數(shù)值解與解析解進(jìn)行了比較，結(jié)果表明所建立方法計(jì)算精度較高。
　　3.模擬了干濕循環(huán)下混凝土中濕度場(chǎng)變化向題
　　結(jié)合徑向基函數(shù)無網(wǎng)格法和區(qū)域分解算法，對(duì)干濕循環(huán)下混凝土中濕度場(chǎng)變化過程進(jìn)行了模擬。首先，研

4、究了均質(zhì)擴(kuò)散問題，模擬了三次干濕循環(huán)過程，給出了不同時(shí)刻研究區(qū)域中濕度場(chǎng)分布情況，以及不同位置處濕度變化時(shí)程曲線，總結(jié)了干濕循環(huán)規(guī)律。其次，分別延長了干濕循環(huán)時(shí)間和模型的擴(kuò)散深度，進(jìn)一步研究了干濕循環(huán)下混凝土中的濕度變化規(guī)律。結(jié)果表明，延長干濕循環(huán)時(shí)間后，濕度變化將逐漸趨于一個(gè)穩(wěn)定值。再次，研究了濕度擴(kuò)散系數(shù)隨相對(duì)濕度變化的非線性擴(kuò)散過程，對(duì)常系數(shù)模型和非線性模型下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明濕度變化對(duì)水分傳輸過程的影響顯著。

5、　　4.模擬了干濕循環(huán)下氯離子侵蝕混凝土過程
　　結(jié)合徑向基函數(shù)無網(wǎng)格法和區(qū)域分解法，對(duì)干濕循環(huán)下混凝土中氯離子輸運(yùn)過程進(jìn)行了模擬。分別對(duì)干濕循環(huán)下氯離子傳輸?shù)膬蓚€(gè)模型進(jìn)行了研究:毛細(xì)作用模型，以及毛細(xì)與擴(kuò)散耦合作用模型。對(duì)于毛細(xì)吸收作用下的模型，研究了均質(zhì)擴(kuò)散問題，對(duì)三次干濕循環(huán)過程進(jìn)行了模擬。同時(shí)研究了相對(duì)濕度的變化對(duì)氯離子傳輸過程的影響，通過比較常系數(shù)模型和變系數(shù)模型下氯離子濃度分布情況，發(fā)現(xiàn)濕度變化對(duì)氯離子傳輸具有促進(jìn)作用